近日，南方科技大学汪宏讲席教授团队在 Advanced Materials 期刊发表题为“Scalable polymer composites enhanced by trace-amount polymer semiconductor for high-performance capacitive energy storage at 250 °C”的研究成果。
高温聚合物电介质储能材料对于先进电力电子设备至关重要，但其实际应用受到热激活电荷传输的严重限制，这导致传导损耗呈指数级增加和过早击穿。在新兴应用领域，如电动汽车、航空航天系统和油气勘探等，迫切需要能在高温环境下稳定工作的高性能储能材料，而传统介电材料难以满足这些极端条件下的性能要求。
研究团队发现仅引入微量的聚合物半导体，便能显著调控复合材料的能带结构与电荷输运特性。这种微量掺杂通过半导体与聚合物基体之间的界面相互作用，不仅能够有效抑制高温下的电荷迁移率(将在250°C时的体积电导率降低了约3个数量级)，还进一步优化了复合材料击穿场强，突破了传统聚合物材料在高温下能量存储的瓶颈。这一策略为开发兼具高能量密度和优异热稳定性的介电储能材料提供了新途径，有望推动高温电力电子系统的小型化与高效化发展。
南方科技大学研究助理教授潘子钊为论文第一作者，汪宏为通讯作者。南方科技大学为论文第一单位。该研究得到了国家自然科学基金项目的支持。
